春光探區(qū)沙灣組弱振幅形成機制研究及在儲層和油藏邊界識別中的應用

謝 啟，劉志勇

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450048；2.中國石油華北油田分公司第五采油廠，河北石家莊 052360）

地震資料越來越廣泛地被運用于整個石油勘探開發(fā)過程中，在油藏滾動擴邊時，主要利用地震資料振幅、頻率的異常與油藏邊界建立聯(lián)系；在地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖性單一地區(qū)，運用弱振幅確定地層巖性邊界、識別亮點暗點范圍、識別火成巖等特殊巖性邊界，取得了較好的應用效果；但在儲層薄、巖石物性多變、地震反射特征不穩(wěn)定的地區(qū)運用該方法則存在著多解性。近年來，隨著技術(shù)手段的進步，地震資料品質(zhì)的不斷提高，地震縱向分辨率也得到了提高，能夠降低儲層薄引起的多解性，但由于橫向上巖石物性多變所引起的地震反射特征不穩(wěn)定并沒有顯著改善。

春光探區(qū)位于準噶爾盆地西南部車排子凸起之上，沙灣組（N1s1Ⅱ–N1s2Ⅶ砂組）為區(qū)內(nèi)重要生產(chǎn)層位，沉積相以曲流河為主。區(qū)內(nèi)地形平坦，曲流河遷移改道頻繁，河道沉積不穩(wěn)定，砂體厚度薄、延伸距離短，在剖面上呈透鏡狀。已發(fā)現(xiàn)油藏主要以巖性油氣藏為主，儲層厚度為0.9～5.3 m，平均厚度約3.3 m，且這些油藏多分布在各砂體的尖滅帶附近，總體具厚層泥巖夾薄層砂巖的沉積特征[1]。但研究區(qū)地震資料為三維高精度采集，地表條件、采集中激發(fā)接收條件好，三維地震資料達到滿覆蓋，面元為10.0 m×10.0 m，采樣間隔為1 ms，常規(guī)疊后地震資料為60～70 Hz，有效頻帶寬度10～160 Hz，合理提頻處理后，地震資料的主頻更高，可達到70～80 Hz。雖然春光探區(qū)地震資料品質(zhì)高，但70 Hz理論上也只能識別調(diào)諧厚度為8.7 m的互層砂體。研究區(qū)砂體厚度普遍小于8.7 m，但其上下泥巖隔層厚，地震波組反射清晰，因此，3.0～5.0 m的薄儲層在地震剖面上可得到很好識別[2–3]。隨著春光探區(qū)勘探開發(fā)工作的深入，對已知的油藏運用弱振幅條帶進行滾動擴邊時，由于上下砂體地震反射波干涉也可以在油藏邊界周圍形成弱振幅條帶，造成預測巖性油藏邊界存在著多解性，亟需首先明確弱振幅的形成機制，再探索適用于研究區(qū)的、有效的巖性油藏邊界預測方法。

1 地質(zhì)特征

車排子凸起西面和北面鄰近扎伊爾山，南部緊鄰四棵樹凹陷，向東與紅車斷裂帶、昌吉凹陷以及中拐凸起相接；整體表現(xiàn)為向東南傾伏的單斜構(gòu)造，地層傾角約3°。由于車排子凸起長期處于隆升狀態(tài)，東部和南部緊鄰昌吉凹陷和四棵樹凹陷兩大生烴凹陷，且這兩個凹陷的油氣均能運移至春光探區(qū)聚集成藏，即春光探區(qū)雖為源外成藏，但油源條件較優(yōu)越[4–5]。

春光探區(qū)地層由老至新依次為石炭系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系。新近系沙灣組是春光探區(qū)乃至車排子凸起最重要的油氣勘探層系之一，可劃分為沙一段、沙二段和沙三段，其中，沙一段自下而上可細分為4個砂組（N1s1Ⅰ、N1s1Ⅱ、N1s1Ⅲ、N1s1Ⅳ），沙二段自下而上可細分為3個砂組（N1s2Ⅴ、N1s2Ⅵ、N1s2Ⅶ），沙三段為一大套灰色礫狀砂巖。區(qū)內(nèi)的儲層埋深一般為1 000.0～2 000.0 m，壓實成巖作用較弱，砂體具“高孔隙度、高滲透率、高電阻率”的“三高”特征。其中，孔隙度為31%～38%，滲透率為700×10–3～1 500×10–3μm2，電阻率為2～10 Ω·m。巖心資料表明，儲層段砂巖壓實程度低，砂巖疏松，膠結(jié)差；砂巖一般表現(xiàn)為低速度、低密度特征，泥巖一般表現(xiàn)為高速度、高密度特征[6–7]。

2 存在問題

設砂體上下泥巖的反射系數(shù)相等，砂體可以表現(xiàn)為高阻抗，也可以表現(xiàn)為低阻抗。其復合的地震振幅函數(shù)為：

式中：S(t)為砂體的地震振幅函數(shù)；R為砂體的反射系數(shù)；W(t)為入射子波；δ(t)為δ函數(shù)；t為時間，ms；Δt為砂體厚度時間，ms；W′(t)為入射子波的微分式。

地震子波是近似穩(wěn)定的，微分式可以不考慮其變化。式（1）表明，地震振幅的強度和砂體兩側(cè)的反射系數(shù)R成正比，與砂體的時間厚度Δt（即砂體的真厚度）成正比，而砂體和上下泥巖波阻抗都穩(wěn)定。因此，C63井區(qū)油層變薄時，地震振幅強度也會變?nèi)酢Ｈ欢?，不是所有的地震振幅強度弱條帶都反映油藏邊界，同樣利用振幅屬性在振幅變?nèi)鯀^(qū)域部署的C164E井卻失利了（圖1a）。從表象上看，C164E井與C63井區(qū)主體區(qū)域的C63–1井地震同相軸是不連續(xù)的，而C63–10井、C63–11井和C63–12井等與C63井區(qū)主體區(qū)域的C63井地震同相軸是連續(xù)的（圖1c），但造成地震屬性預測儲層失利的主要原因尚不明確[10–12]。

圖1 C63井區(qū)振幅屬性及連井剖面

本文從這兩種不同弱振幅反射的巖性結(jié)構(gòu)入手，分析其形成機制及控制因素，明確形成這兩種不同弱振幅邊界的控制因素[13]。

3 兩種弱振幅形成機制

表1 C63井區(qū)儲層、泥巖參數(shù)統(tǒng)計

3.1 單砂體的弱振幅形成機制

從圖2b中可以看出：當砂巖厚為3.0 m及以上時，上下界面產(chǎn)生的波形極性一致，疊加后出現(xiàn)強波峰和強波谷；當砂體厚為1.0～2.0 m時，上下界面產(chǎn)生的波峰與波谷疊加后都處于抵消狀態(tài)，形成弱振幅。

圖2 波阻抗模型及不同泥巖厚度合成記錄

3.2 無儲層弱振幅形成機制

圖3 波阻抗模型及不同泥巖厚度合成記錄

3.3 兩種弱振幅邊界形成機理

圖4 二維波阻抗模型及正演剖面

目的層段波阻抗與孔隙度的交匯圖（圖5）是判別儲層物性好壞的主要依據(jù)。顏色代表著巖性曲線，黃色圈內(nèi)是儲層交匯，圈內(nèi)紅色趨勢線反映儲層波阻抗與孔隙度曲線關系，儲層波阻抗與孔隙度具有較好的相關性，儲層物性越好，孔隙度越大，波阻抗越小。波阻抗與孔隙度回歸公式為：

圖5 C63井區(qū)儲層波阻抗與孔隙度關系

該回歸公式經(jīng)實鉆資料驗證符合率可達80%以上，因此，可以利用波阻抗大小來判別儲層物性。綜合分析可知，弱振幅可以是薄儲層響應，也可以是上方儲層的旁瓣響應。薄儲層的弱振幅邊界對應著油藏的邊界；而對于上方儲層旁瓣響應的弱振幅，當上方儲層物性變好時，可在平面上形成一個假的圈閉形態(tài)，會被誤認為是油藏的邊界。

4 油藏邊界的識別

從圖6a可以看出，隨著目的層厚度增加，合成記錄的振幅值也增加，把不同儲層厚度與之對應的振幅交匯（圖6b），可得到振幅與厚度關系式：

圖6 C63井不同儲層厚度合成記錄對比圖及厚度與振幅關系

式中：A(h)為振幅值；h為儲層厚度，m。

當儲層為0 m時，得到合成記錄的振幅值為7 041.4，此值即為儲層存在的振幅門檻值。

利用上述得到的振幅門檻值過濾原始地震數(shù)據(jù)平面振幅值（圖7a），得到過濾后振幅屬性圖，確定油藏的振幅分布范圍（圖7b）。由振幅與厚度關系式得到油藏砂體的厚度圖（圖7c）。利用厚度圖沿著油藏邊界部署C63–10井、C63–11井和C63–12井三口井，都鉆遇了0.9～1.1 m儲層，并獲得了高產(chǎn)油氣流。

從圖7c可知，為了尋找C63井區(qū)油藏邊界，首先在弱振幅條帶部署的C164E井和C125井鉆遇的是無儲層，分析原因是當上方儲層物性變好時，會讓上方儲層的旁瓣弱振幅加強，以至于在平面上形成一個假的圈閉形態(tài)，誤認為是油藏的邊界，從而失利。認清這弱振幅條帶并非油藏邊界后，通過過濾原始地震數(shù)據(jù)得到振幅屬性圖，并得到真正油藏砂體厚度圖，沿著這弱振幅條帶部署的C63–10井、C63–11井和C63–12井三口井都鉆遇了薄的油層，進一步說明了這一弱振幅條帶才是真正油藏的邊界。

圖7 C63井區(qū)振幅屬性及砂體厚度

通過開展薄儲層和無儲層的弱振幅形成機制的研究，既能夠在平面上區(qū)分儲層的邊界范圍，也能夠甄別上方儲層旁瓣效應形成的假圈閉形態(tài)，說明利用弱振幅地震反射機制確定油藏邊界的方法具有一定的可靠性。應用該方法在春光探區(qū)其他小層的弱振幅條帶邊界也部署了6口開發(fā)井，擴大含油面積1.2 km2，效果較好。進一步表明該方法在其他工區(qū)對同類油藏邊界的確定具有一定的借鑒意義。

5 結(jié)論

（1）通過對兩種不同的弱振幅形成機制分析認為，當儲層厚度為1.0～2.0 m時，或者當儲層上方泥巖厚度達到20.0 m時，都能在地震剖面上形成弱振幅。因此，弱振幅對應著不同的儲層結(jié)構(gòu)。其中，前者是由于儲層變薄形成，反映的是油藏的邊界；后者是上方儲層的旁瓣響應特征所致，并不是油藏邊界。

（2）通過明確真正油藏邊界所代表的弱振幅地震響應特征，結(jié)合等比例改變厚度實驗，得到目的層厚度為0 m時的振幅門檻值，并利用該門檻值過濾原始地震數(shù)據(jù)平面振幅值，所得到過濾后振幅屬性圖，能夠確定油藏的真實分布范圍。